目錄

• SWAT模型開發
• • EPIC模型
  • GLEAMS模型
  • SWAT模型
  • SWAT模型特點
  • 模型局限性

SWAT模型開發

SWAT模型是一個物理流域模型，其開發得益于EPIC模型和GLEAMS模型。

EPIC模型

EPIC模型的用途：
1、同時模擬相關的生物物理過程；
2、使用變化的輸入數據；
3、長期模擬作物系統；
4、應用于廣泛的土壤、氣候和作物；
5、確定管理對土壤侵蝕和生產力的影響。
EPIC模型使用日時間步長來模擬天氣、水文、土壤溫度、侵蝕沉積，它是田地尺度的模型，并假定土壤、耕種、灌溉和天氣是同質的。

GLEAMS模型

GLEAMS 是連續模擬的田地尺度模型，是在 CREAMS 模型的基礎上擴展而開發出來的。
在 GLEAMS 中，田地可以分成不同的部分，每個部分假定具有同質的土地利用、上壤和降水。
它包括四個主要組成部分：水文、侵蝕／泥沙產量、農藥輸移和營養物質。
GLEAMS 用來估算管理措施對于在根系內部，通過根系或者在根系以下潛在的農藥和營養物質的影響，同時估算田地中的地表徑流和泥沙流失。
GLEAMS 并非設計出來作為一個農藥和營養物質負荷的完全模擬程序。它是一個對復雜的農藥化學、土壤屬性和氣候的相對分析工具，用以評價農場尺度的管理決策對于水質的影響。
GLEAMS 的一些特點包括：
① 自動灌溉、手動灌溉等選項；
② 基于田地地形的綜合侵蝕/泥沙產量模塊；
③河道侵蝕；
④蒸發蒸騰和冠層截留模塊，允許模擬森林地區的管理替代方案。

SWAT模型

SWAT模型因增加以下內容而區別于它以前的模型：
①在幾個亞流域上同時計算和預測流域產水量的方法；
②地下水和回流部分：
③計算水庫對水和泥沙產量影響的水庫存儲部分；
④天氣模擬模型集成了降水、太陽輻射和溫度數據，方便進行長期模擬，并提供時空代表性天氣：
⑤改進了預測洪峰徑流率的方法；
⑥考慮作物生長年變化的EPIC作物生長部分：
⑦簡單的洪水演算部分：
⑧模擬泥沙在池塘、水庫、河流和峽谷中運動的泥沙輸移部分；
⑨輸移損失計算。

SWAT模型能同時計算數百個子流域，能模擬層間流、地下水流、河段演算輸移損失和通過池塘、水庫、河流、山谷運動的泥沙和化學物質量，具有柔性流域和子流域特 點及演算結構，它可以讀入觀測的流量數據和點源數據，還可用于無法收集輸入數據地區的模擬。

SWAT 模型方便地提取天氣、土地利用、土壤類型、農業活動和其他輸入數據的能力使它能夠對大流域進行模擬。

模擬在土地利用活動和流域過程之間建立了重要的聯系，因此可以對流域 管理中各種決策的適用性進行評估，包括作物類型、施肥、施用農藥、灌溉的時間和數量，以及對流域內水質和水量有重要影響的其他管理決策。

目前，該模型已經成為水資 源保護管理規劃中不可或缺的工具，被一些國家和地方政府機構的決策者應用。

SWAT模型特點

（1）SWAT模型屬于物理模型
SWAT模型不使用回歸方程來描述輸入變量和輸出變量之間的關系，而是需要流域內的天氣、土壤屬性、地形、植被和上地管理措施的特定信息，動植物生長，營養物質循環等，并可以使用輸入數據進行直接模擬。其好處是可以對無監測數據的流域，對可替代性輸入數據或者其他所關心的變量的相對影響進行定量化。

（2）運算效率高
對于大面積流域或者多種管理決策進行模擬時不需要進行過多的時間和投入。

（3）連續時間模型，能夠進行長期的模擬
目前所要解決的是有關污染物逐漸積累和對下游水體影響的問題，為了研究這類問題，有時模型需要輸出幾十年的結果文件。
20世紀80年代后期，模型的主要用途是水質評估。這一時期，對其重要修改包括加入了GLEAMS的農藥壽命部分，評估洪峰流量的SCS技術以及最新開發的泥沙產量方 程，這些改進擴充了模型模擬多種流域管理問題的能力。
同時在20世紀80年代晚期，早期的SWAT中的SWRRB模型被用來模擬盆地中(幾百平方公里)較小的水域，為模擬更大流域的河川徑流(幾千平方公里)，流域被分成幾百個亞流域。SWRRB只能模擬10個亞流域，并且是從亞流域出口直接到流域出口的排水量簡單的路徑結構，這導致了 ROTO模型的發展，ROTO可以從多個SWRRB程序中獲得輸出結果，并演算通過河道或者水庫的水流。ROTO提供了一個河段演算的方法， 并通過連接多個SWRRB程序在一起，克服了 SWRRB亞流域的限制，雖然方法是有效 的，多個SWRRB輸出文件的輸入和輸出是復雜的，并且要求相當多的計算機存儲空間。 所有的SWRRB程序必須單獨運行，并輸入ROTO中進行河流和水庫演算，為了克服這種管理的混亂，SWRRB模型和ROTO模型便合并成了一個模型，改進后的SWAT模型 可以使流域被分為成千個單元格或者分流域。

（4）模型將流域劃分為多個亞流域進行模擬 .
當流域不同面積的土地利用和土壤類型在屬性上的差異足夠影響水文過程時，在模 擬中使用亞流域是非常有用的，將流域劃分為亞流域，可以對流域內不同面積進行空間定位。每個亞流域的輸入信息可以分成幾類：沙、水文響應單元HRUs、水池/濕地、 主河道或河段、排水流域。水文響應單元是亞流域內集總的陸地面積，包含唯一的陸地覆蓋，土壤和管理組合。為了精確預測農藥，泥沙或者營養物質的運動，模型模擬的水文循環必須同流域的實際水文循環相同。

水平衡在SWAT流域模擬中十分重要，流域的水文模擬分為兩個部分：一是水循環的陸地階段，控制進入亞流域的水、沉積物、富營養物質和殺蟲劑的數量；二是水循環的演算階段，定義通過流域水網到流域出口的水、沙等物質的運動。

模型局限性

在使用SWAT模型時，應該著重解決以下問題：
①地表徑流對CN的敏感性以及地表徑流基流部分的確定；
②水文響應（輸出）和水文特征（輸入）的非線性關系；
③模型的尺度效應；
④大量模型參數的校準。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的SWAT模型概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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